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Schaltungsanordnung-für Gleichstromtelegraphie auf Leitungen mit-
veränderlicher Ableitung Bei der Gleichstromtelegraphie auf Freileitungen macht
sich der Einfluß der Ableitung besonders deswegen störend geltend, weil die Ableitung
sich in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen ändert und im Interesse eines
verzerrungsfreien Empfangs eine ständige Überwachung der Endschaltung durch geschultes
Personal erforderlich ist. Bei der Einfachstrorntelegraphie äußert sich die Veränderung
der Ableitung als Pegelschwankung des Empfangsstromes, da sich die Dämpfung der
Leitung mit der Ableitung ändert. Man muß daher, um einen verzerrungsfreien Empfangzu
erzielen, das Empfangsrelais ständig entsprechend den Ableitungsschwankungen nachstellen.
Bei der Duplextelegraphie wirkt sich die Ableitungsschwankung hauptsächlich dadurch
aus, daß sich infolge der entsprechenden Schwankung des Scheinwiderstandes der Leitung
das Brückengleichgewicht ändert. Das Empfangsrelais wird demzufolge einseitig erregt,
so daß man von Zeit zu. Zeit die Nachbildung nachstellen muß.
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Diese Abhängigkeit vom Vorhandensein eines geschulten Bedienungspersonals
macht sich gerade in neuerer Zeit beim Übergang zur Teilnehmertelegraphie und bei
der Ausrüstung verschiedener Betriebe mit eigenen Telegraphenanlagen immer stärker
bemerkbar, so daß das Bedürfnis nach einer in sich selbst ableitungsunabhängigen
Schaltung für die Gleichstromtelegraphie auf Freileitungen immer mehr zunimmt.
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Eine bekannte Betriebsweise, bei der die Veränderung der Ableitung
keine wesentliche Verzerrung der Empfangszeichen zur Folge hat, ist die gerichtete
Doppelstromtelegraphie entweder mit dauernd einseitigem oder mit wechselseitigem
Verkehr. Diese beiden Methoden treten jedoch praktisch in den Hintergrund, da die
erste eine schlechte Leitungsausnutzung bedingt und die zweite wegen der bei Doppelstrom
erforderlichen Umschalteinrichtungen zum jeweiligen Übergang von. Empfang auf Senden
umständlich und oft betrieblich nicht einwandfrei ist.
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Es ist auch eine Schaltung angegeben. worden, bei der die Pegeländerungen
des Empfangsstromes.durch einen mit Zeigerkontakten ausgerüsteten Strommesser auf
einen Motor übertragen werden, der in Abhängigkeit davon einen im Zuge der Telegraphenleitung
liegenden Widerstand steuert. Diese Schaltung erfordert aber einen hohen Aufwand
an zusätzlichen Apparaten und ist - deshalb für einen wirtschaftlichen Betrieb unbrauchbar.
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Die Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe, die Schaltungen für
die Einfachstromtelegraphie mit Gleichstrom, die bisher unter
dem
Einfluß der Ableitungsschwankungen litten, ableitungsunabhängig zu machen und schlägt
zu diesem Zweck vor, bei der Empfangsstation in dem Teleggraphierstromkzx;i's eine
Hilfsbatterie vorzusehen, deren Spannung zur Spannung der Sendebatterie de, Gegenstation
in einem bestimmten Verhältnis' steht und in bestimmter Weise gepolt ist. Dieses
Verhältnis wird so gewählt, daß die von der Hilfsbatterie erzeugten, die Ableitungswirkung
kompensierenden Amperewindüngen des Empfangsrelais sich in Abhängigkeit von den
veränderten Leitungseigenschaften innerhalb praktischer Grenzen für beliebige Werte
der. Ableitung entgegengesetzt gleich den infolge des Ableitungsstromes dem Empfangsrelais
entzogenen Amperewindungen einstellen. Dadurch wird erreicht, daß die Erregung des
Empfangsrelais sich nicht mehr infolge der Ableitung ändert.
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Die Erfindung ist nicht auf die Einfachschaltung beschränkt, sondern
auch auf Duplexschaltung anwendbar: Bedingung ist nur, daß ,die Hilfsbatterie jeweils
so gepolt und bemessen ist, daß die durch den Ableitungsstrom entzogenen Ainperewindungen
durch den von der Hilfsbatterie erzeugten Strom ersetzt werden.
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Bei der Einfachstromtelegraphie, die im folgenden zur Erläuterung
der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen besonders behandelt werden sohl,
läßt sich der Erfifidungsgedanke dadurch verwirklichen, daß am Empfangsort mit dem
Empfangsrelais ER und der Sendebatterie der Gegenstation eine Hilfsstromquelle HB
in Reihe geschaltet ist.
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Eine normale Einfachstromschaltung, und zwar beispielsweise für Arbeitsstrombetrieb;
zeigt Fi;g. i. In den beiden Stationen T, und T., die über eine Freileitung L miteinander
verbunden sind, liegen im Ruhezustand die beiden Sendekontakte sr, und sr. am Empfangsrelais
ER, bzw. ER2, so daß die Leitung stromlos ist. Wird beispielsweise von der Station
T, aus gesendet, so wird der Sendekontakt sr, den Zeichen entsprechend impulsmäßig
nach der Zeichenseite umgelegt, so . daß statt des Empfangsrelais ER, .die
Linienbatterie LB, an die Leitung geschaltet wird. Durch den in der Station 7'.
ankommenden Empfangsstrom wird jetzt das Empfangsrelais ER2, welches einneutrales
Relais sein möge, entsprechend den übermittelten Zeichen erregt.
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Solange keine Leitungsverluste vorhanden sind; ist der Empfangsstrom
gleich dem Sendestrom. Praktisch macht sich jedoch die vorhandene Ableitung der
Freileitung bemerkbar, und zwar derart, daß der Sendestrom steigt und der Empfangsstrom
kleiner wird. In F,ig. 2 ist dieser Fall schematisch dadurch angedeutet, daß an
mehreren Punkten der Freileitung veränderliche Widerstände an Erde gelegt sind.
In dem angenommenen Fall, daß von der Station T, aus gesendet wird; Ü%den in der
Zeichenlage des Sendekontaktes s-1 von der Batterie LB, aus Teilströme in der angegebenen
Richtung über die längs der Leitung verteilt zu denkendeAbleitung, so daß der Strom
IQ am Anfang der Leitung gleich der Summe dieser Ableitungsströme und- des über
das Empfangsrelais ER.. am Ende der Leitung fließenden Stromes I, ist.
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Rechnerisch läßt sich nachweisen, daß der abgehende Strom etwa doppelt
so rasch proportional der Ableitung steigt,, wie der ankommende Strom fällt, d.
h. I, = I, - d und I" = I, -l- a d. Darin ist
d der mit der Ableitung veränderliche Anteil des Stromes, der
beträgt. A, ist darin die Ab-
leitung und ho die Batteriespannung. Die einfache
Beziehung reicht für praktische Fälle vollkommen aus. Sie kann daher auch einer
übersichtlichen Berechnung der Schaltung gemaß der Erfindung zugrunde gelegt werden.
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Fig.4 zeigt ein Diagramm der auf den Anker des Empfangsrelais wirkenden
Kräfte bei Anwendung der bisher gebräuchlichen Arbeitsstroinschaltung gemäß Fig.
i, Da der Empfangsstrom, wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, mit
zunehmender Ableitung fällt, sinkt entsprechend auch die durch den Empfangsstrom
auf den Relaisanker ausgeübte Verstellkraft Ps, die jeweils die Umlegung des Empfangsrelaisankers
in die Zeichenlage bewirkt. In den Zeichenpausen wirkt nur die durch eine mechanische
oder elektrische Vorspannung des Ankers hervorgerufene RückstellkraftPr, die unabhängig
von der Größe der Ableitung konstant bleibt und z. B. durch eine Hilfswicklung hervorgerufen
wird. Dieser Kurvenverlauf läßt erkennen, daß nur für einen bestimmten Wert der
Ableitung völlige Symmetrie für das Empfangsrelais besteht, d. h. die Anl:erverstellkraft
P--gleich der AnkerrückstellkraftPr ist. Sobald .die Ableitung kleiner wird, wächst
die durch den Zeichenstrom hervorgerufene Verstellkraft, so daß eine entsprechende
Zeichenverzerrung eintritt, während bei größer werdender Ableitung die Verstellkraft
sinkt und dadurch Verzerrung nach der anderen Seite hervorruft. Dieser Verzerrung,
die sich namentlich -bei hoher Telegraphierge-schwindigkeit sehr störend bemerkbar
macht, konnte man bisher bei der betrachteten Arbeitsstromschaltüng nur dadurch
begegnen, daß man dauernd die Ableitung kontrollierte und durch Nachstellen der
Ankervorspannung des Relais die Ankerrückstellkraft möglichst der Verstellkraft
anpaßte.
Die Erfindung strebt daher den in Fig. 5 schematisch angedeuteten
Kurvenverlauf an, bei dem auch .die Ankerrückstellkraft infolge von zusätzlichen
durch eine Hilfsbatterie erzeugten Amperewindungen sich zwangsläufig mit der Ableitung
so ändert, daß für beliebige Werte der Ableitung Symmetrie besteht.
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Fig. 6 und 7 zeigen Schaltungen, durch die dieses Ziel erreicht werden
kann. In Reihe mit den Empfangsrelais ER, und ER. sind bIilfsstromquellen HB, bzw.
HB, geschaltet, deren Spannung n-mal so groß wie die Spannung der Linienbatterien
LB, bzw. LB, ist. In der Schaltung gemäß Fig. 6 sind die Hilfsbatterien so gepolt,
daß sieh ihre Spannungen in der Ruhelage der beiden Sendekontakte sri und ,sr, addieren,
während sie in der Schaltung gemäß Fig.7 gegeneinandergeschaltet sind. In beiden
Fällen ist jedoch die Polung der Linienbatterien LB, bzw. ZB. derart, daß sich ihre
Spannung in der Zeichenlage eines Sendekontaktes zu der Spannung der Hilfsbatterie
in der Gegenstation addiert.
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Für die Empfangsrelais ER, und ER. ist die Annahme gemacht,
daß sie aus polarisierten Relais bestehen und dementsprechend die für den Arbeitsstrombetrieb
notwendige Ankerrückstellkraft durch eine Hilfswicklung elektrisch erzeugt wird.
Für diese Hilfserregung sind in der Zeichnung besondere Batterien OB, bzw.
OB. dargestellt, obwohl natürlich die ohnehin vorhandene Linienbatterie LBl
bzw. LB. dazu benutzt werden kann. Es ist weiterhin angenommen, daß die Hilfswicklung
gleich der Leitungswicklung ist, so daß für die Berechnung der Schaltung die Ströme
in den beiden Wicklungen ohne Berücksichtigung eines Übersetzungsverhältnisses addiert
werden können. Der Strom in der Hilfswicklung möge das k-fache desjenigen Stromes
I, sein, der in der normalen Arbeitsstromschaltung (Fig. i) bei fehlender Hilfsbatterie
und fehlender Ableitung fließt.
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Superponiert man alle in Frage kommenden Stromanteile, deren Berechnung
sich bei Heranziehung der zu Fig. i und 2 gegebenen Erläuterung ohne weiteres ergibt,
so erhält man für Fig.6 folgende Gleichungen, in denen Ir den in der Ruhelage
auf das Empfangsrelais wirkenden, also die Rückstellkraft erzeugenden Strom und
1Z den Strom im Empfangsrelais bei Umlegung des Sendekontaktes der Gegenstation
in die Zeichenlage bedeutet: Ir =9tIe+92Ia-kio (I)
I,= I,+i2Iu-kIo.
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Stellt man nun die Bedingung, daß das Relais unabhängig von der Ableitung
symmetrisch, d. h. gleichsam unter Doppelstrombedingungen, arbeiten soll (s. Fig.
5), so muß sein Ir=-Iz- (3)
Zieht man die Gleichungen (i) und (2) nach Gleichung@(3)
zusammen und setzt die Werte der obengenannten Beziehung ein, so erhält man (3a+I-Zk)Io+(3a-i)d=O.
(4)
Diese Gleichung wird erfüllt durch:
d. h. die Spannung der Hilfsbatterien HB, und HR, nach Fig. 6 ist gleich dem dritten
Teil der Spannung der Linienbatterien LB, und LB-., während der Strom in der lokal
gespeisten Hilfswicklung gleich .dein bei fehlender Hilfsbatterie und fehlender
Ableitung sich ergebenden Linienstrom ist.
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In der Schaltung gemäß Fig.7 ergeben sich unter den gleichen Bedingungen
folgende Werte für den im Ruhezustand wirksamen Empfangsrelaisstrom Ir bzw.
den Strom ZZ während eines Zeichens:
Gemäß Gleichung (3) ergibt sich dann wieder nach Einsetzen von d und bei Berücksichtigung
der bekannten Beziehung (i1+I-2k)Io+(5"-I)d=O. (8)
Diese Gleichung wird erfüllt
durch:
d. h. in Fig. 7 beträgt die Spannung der Hilfsbatterien nur den fünften Teil der
Spannung der Linienbatterien, während der Lokalstrom in der Hilfswicklung nur %
des bei fehlender Hilfsbatterie und fehlender Ableitung über die Leitung fließenden
Zeichen-Stromes beträgt.
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In Fig. 8 und 9 sind die Stromdiagramme für die Schaltungen in Fig.
6 und 7 wiedergegeben. Es sei jedoch ausdrücklich bemerkt, daß es sich hier genau
so wie bei den Diagrammen in F ig. 3, 4. und 5 nicht um eine maßstäbliche Darstellung
handeln kann, sondern nur um schematische Schaubilder, die einen allgemeinen Überblick
über den Kurvenverlauf geben sollen, Man erkennt, daß in beiden Fällen der die Ankerrückstellkraft
erzeugende Ruhestrom Ir mit zunehmender Ableitung A abnimmt, und zwar in
dem praktisch vorkommenden Bereich zwischen O und Ain proportional mit dem bei Zeichenempfang
vorhandenen Strom ZZ. - Es ergibt
sich weiterhin bei einem
Vergleich der beiden Schaubilder, daß die in Fig. ; dargestellte Schaltung durch;
ihre: größere Stromausbeute und durch höheren Grad der Symmetrie zwischen Iz und
I, der Schaltung nach Fig. 6 überlegen ist.